Węglowodory jest to grupa związków organicznych, które składają się jedynie z atomów węgla i wodoru. W zależności od budowy szkieletu węglowego związki te można podzielić na: alifatyczne oraz pierścieniowe. Wśród węglowodorów alifatycznych wyróżnia się węglowodory nasycone, czyli alkany oraz węglowodory nienasycone, czyli alkeny i alkiny. Do związków pierścieniowych należą węglowodory cykloalifatyczne oraz aromatyczne.

Wszystkie węglowodory to substancje palne, dlatego są one wykorzystywane jako surowce energetyczne. W zależności od warunków mogą one ulegać spalaniu częściowemu lub całkowitemu. Jeżeli spalanie zachodzi przy dużym dostępie tlenu, mamy do czynienia ze spalaniem całkowitym, którego przykładem może być przedstawione poniżej równanie:

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O

Przy ograniczonym dostępie tlenu węglowodory spalają się tworząc tlenek węgla(II) i wodę, albo węgiel i wodę. Przemiany te pokazują równania:

2C3H8 + 7O2 = 6CO + 8H2O

C3H8 + 2O2 = 3C + 4H2O

Najprostszym przedstawicielem węglowodorów nasyconych, czyli alkanów jest metan. Można go otrzymać na drodze bezpośredniej syntezy z pierwiastków, która zachodzi w obecności katalizatora:

C + 2H2 CH4

Inną metodą otrzymywania metanu jest reakcja węgliku glinu z kwasem solnym:

Al4C3 + 12HCl ® 3CH4 + 4AlCl3

Metan można również otrzymać w wyniku ogrzewania mieszaniny octanu sodu i wodorotlenku sodu:

CH3COONa + NaOH ® CH4 + Na2CO3

Pozostałe węglowodory nasycone można otrzymać za pomocą reakcji Würtza:

2C2H5Cl + 2Na ® 2NaCl + C4H10

Inna metoda uzyskiwania tych związków polega na uwodornieniu węglowodorów nienasyconych, które zachodzi pod wpływem katalizatorów (są nimi platyna, pallad lub nikiel):

C2H4 + H2 ® C2H6

C2H2 + 2H2 ® C2H6

Alkany posiadają między atomami węgla jedynie trwałe wiązania, co decyduje o ich małej aktywności chemicznej. Alkany charakteryzują się odpornością na działanie kwasów, zasad, reduktorów i utleniaczy. Praktycznie ulegają one jedynie reakcjom z fluorowcami, a i ten proces zachodzi jedynie po naświetleniu mieszaniny reakcyjnej światłem o dużej energii.

CH4 + Cl2  Cl-CH3 + HCl

CH3Cl + Cl2 ® CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 ® CHCl3 + HCl

...

Reakcje te zachodzą według mechanizmu rodnikowego. Podczas przebiegu tych procesów zachodzi podstawienie, czyli substytucja atomu fluorowca na miejsce atomu wodoru. Substytucja jest reakcją typową dla węglowodorów nasyconych.

Do węglowodorów nienasyconych zaliczamy alkeny, które zawierają jedno wiązanie podwójne między atomami węgla oraz alkiny, charakteryzując się obecnością jednego wiązania potrójnego między atomami węgla. Jeśli porównamy energie wiązań pomiędzy atomami węgla w cząsteczkach alkanów i alkenów oraz alkinów to możemy stwierdzić, że wiązania wielokrotne występujące w cząsteczkach węglowodorów nienasyconych charakteryzują się mniejszą trwałością. Wiązania te można stosunkowo łatwo rozerwać, co powoduje, że związki zawierające je są aktywne i łatwo ulegają reakcjom przyłączania (addycji). Węglowodory nienasycone mogą przyłączać atomy wodoru, fluorowców, halogenowodorów, czyli HCl, HBr, HI, HF oraz wody. Przykłady równań opisujących addycje przedstawiono poniżej:

CH2=CH2 + H2 CH3-CH3

CH2=CH2 + Cl2 ® Cl-CH-CH-Cl

CH2=CH2 + HCl ® CH3-CH2-Cl

CH2=CH2 + H2O CH3-CH2-OH

Jeśli zapisujemy równania reakcji niesymetrycznych cząsteczek weglowodorów nienasyconych z halogenowodorami, to ważne jest, że zachodzą one zgodnie z regułą Markownikowa. Reguła ta określa kierunek przyłączenia atomów do związku nienasyconego i mówi, że atom wodoru przyłączy się do tego atomu węgla tworzącego wiązanie wielokrotne, z którym połączone jest więcej atomów wodoru.

Poza reakcja przyłączania alkeny ulegają także procesom polimeryzacji, które polegają na łączeniu się pojedynczych cząsteczek, zwanych monomerami i utworzeniu związków wielkocząsteczkowych, zwanych polimerami.

n CH2=CH2 (-CH2-CH2-) n

n CH3=CH-CH3(-CH-CH-CH3-) n

Węglowodory nienasycone, w przeciwieństwie do węglowodorów nasyconych. odbarwiają wodę bromową. Reakcja ta może być stosowana do wykrycia węglowodorów nienasyconych.